Una presentación tomado del Agudelo.

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Nociones Para el trazado de
carreteras

2. Contenido
4.1- RECONOCIMIENTO Y SELECCIÓN DE RUTAS
4.2- EVALUACIÓN DE RUTAS
4.3- INFLUENCIA DE LA TOPOGRAFÍA EN EL TRAZADO
4.4- TRAZADO LÍNEA DE CEROS
4.5- TRAZADO DE LÍNEA ANTEPRELIMINAR
4.6- LÍNEA PRELIMINAR

3. 4.1- RECONOCIMIENTO Y SELECCIÓN DE
RUTAS.
Esta información puede constar de:
 Fotografías aéreas
 Restituciones aerofotogrametrías a escala reducida
 Mapas y planos topográficos existentes de la región
 Estudios de tránsito de vías aledañas
 Datos meteorológicos

4. Luego de analizar toda la información obtenida se lleva a
cabo el planteamiento de las diferentes rutas posibles
que satisfagan la mayoría de las condiciones básicas.
Se entiende por ruta la faja de terreno, de ancho
variable, que se extiende entre los puntos extremos o
terminales, pasando por los puntos de control primario, y
dentro de la cual podrá estar ubicada la vía a trazar.

5. 4.2- EVALUACIÓN DE RUTAS.
Se han determinado varias rutas se debe llevar a cabo
una serie de análisis que se detallan a continuación:
 Determinar puntos de control secundario: posibles
planteaderos (cruces favorables de corrientes de
agua), depresiones de las cordilleras, vías
existentes, pequeñas poblaciones, bosques, puntos de
fallas o pantanos que deben ser evitados.
 Hallar pendientes longitudinales y transversales
predominantes.
 Determinar características geológicas.

6.  Ubicar fuentes de materiales (canteras).
 Determinar posibles sitios para la disposición de desechos
sólidos (“botaderos”).
 Establecer cantidad, clase y dirección de los diferentes
cursos de agua.
 Establecer condiciones climáticas o meteorológicas.
 Observar desde el punto de vista del alineamiento
horizontal cual puede arrojar un trazado más suave.

7. En la (Figura 2) se puede visualizar tres posibles
alternativas o rutas para el trazado de una carretera entre
los puntos Ay B. La ruta 1 requiere de una estructura para
cruzar el río, la ruta 2 requiere dos estructuras aunque
presenta una curvatura más suave, mientras que la ruta
3, aunque con un recorrido un poco mayor, no requiere
estructuras.
Figura 2. Estudio de rutas

8. La selección de una ruta está ampliamente influenciada
por la topografía. Montañas, valles, colinas, pendientes
escarpadas, ríos y lagos imponen limitaciones en la
localización y son, por consiguiente, determinantes
durante el estudio de rutas. A menudo, las cumbres de
los cerros son buenas rutas al igual que los valles, si
siguen la dirección conveniente. Si una carretera cruza
una montaña, el paso entre ellas constituye un control
(Ver Figura 3).

9. 4.3- INFLUENCIA DE LA TOPOGRAFÍA EN
EL TRAZADO
Se debe establecer desde un principio las
características geométricas de la vía, como radio
mínimo, pendiente máxima, vehículo de diseño, sección
transversal, etc.
Conceptos básicos.
 Pendiente longitudinal del terreno es la inclinación
natural del terreno, medida en el sentido del eje de la
vía.
 Pendiente transversal del terreno es la inclinación
natural del terreno, medida normalmente al eje de la vía.

10. Tipos de terreno: La topografía del terreno atravesado
influye en el alineamiento de carreteras y calles. La topografía
afecta el alineamiento horizontal, pero este efecto es más
evidente en el alineamiento vertical. Para caracterizar las
variaciones los ingenieros generalmente dividen la topografía
en tres clasificaciones, de acuerdo con el tipo de terreno:
plano, ondulado y montañoso. En Colombia debido a su difícil
topografía se ha considerado un tipo de terreno adicional, el
escarpado. En la Tabla 5 se indican sus características.

12.  Carretera típica de terreno ondulado
Su alineamiento horizontal y vertical ocasiona que los
vehículos pesados reduzcan sus velocidades
significativamente por debajo de las de los vehículos
livianos, pero sin ocasionar que aquellos operen a
velocidades sostenidas en rampa por un intervalo de
tiempo largo. Se pueden obtener sin mucha dificultad un
alineamiento horizontal con tangentes relativamente
largas y radios de curvatura amplios que permiten
distancias de visibilidad apropiadas para la velocidad
que se desarrolla. Las pendientes transversales son
moderadas (del orden del 5 al 25%); los cauces son
amplios y poco profundos.

13. La compensación entre los volúmenes de corte y lleno
es posible siempre y cuando la pendiente transversal
permita la construcción de terraplenes (Figura 5). Se
debe tener especial cuidado con las corrientes de agua
y las vías existentes que sean atravesadas por el
proyecto.

14. La compensación del movimiento de tierra se presenta
también en el sentido transversal generando secciones
mixtas, es decir con excavación y con terraplén (Figura
6).

15.  Carretera típica de terreno montañoso.
El diseño geométrico en este tipo de terreno obliga a que los
vehículos pesados circulen a una velocidad sostenida en
rampa durante distancias considerables o a intervalos
frecuentes. Terreno montañoso es aquel en el cual los
cambios de altura tanto longitudinal como transversal del
terreno con respecto a la carretera son abruptos y donde se
requieren frecuentemente los banqueos y el corte de laderas
para obtener unos alineamientos horizontales y verticales
aceptables. La pendiente transversal varia entre 25 y 75%

16. En muchos casos se busca obtener un diseño con
sección en ladera que consiste en hacer coincidir el
borde de la banca con el perfil transversal del terreno
(Figura 7) de modo que aunque predomine la
excavación esta no sea excesiva.

17.  Carretera típica de terreno escarpado.
No son apropiadas para el tránsito de vehículos pesados
ya que las pendientes longitudinales obtenidas son muy
altas y los radios de curvatura muy pequeños. En
muchos casos se recurre a la construcción de muros de
contención con el fin de evitar cortes excesivos que
pueden también desestabilizar las laderas (Figura 8).

18. 4.4- TRAZADO LÍNEA DE CEROS
En terrenos con topografía accidentada –
ondulados, montañosos y escarpados para efectos de
seleccionar la mejor ruta es necesario llevar a cabo
estudios ante preliminares sobre planos o restituciones
fotogramétricas.
Desde el punto de vista técnico, la selección de ruta se
caracteriza por la llamada “línea de pendiente” o “línea
de ceros”, con una inclinación previamente definida sin
exceder el valor máximo permitido que en genera
depende de la categoría o importancia de la vía.

19. Tabla 6. Relación entre pendiente
máxima(%) y velocidad de diseño.

20.  Trazado de líneas de pendiente en un plano
topográfico.
Considerando dos puntos A y B (Figura 9), colocados
sobre dos curvas de nivel sucesivas, la pendiente de la
línea que los une es: Pendiente (P) = intervalo de nivel
(Dv) / distancia horizontal (Dh)

21. Ahora si se requiere unir dos puntos distanciados varias
curvas de nivel, la distancia hallada, reducida a la escala
del plano, podrá llevarse con un compás a partir del
punto inicial, fijando una serie de puntos sucesivos que
constituyen la línea de pendiente o línea de ceros, tal
como se indica en las (Figura 10).
Lo ideal es que esta línea de pendiente sea uniforme, es
decir, que al llevarse a cabo en el plano, debe ir sobre el
terreno que éste representa, y no por encima ni por
debajo de él. Cuando esto se permita o se lleve a cabo
significa que deberán realizarse rellenos y
cortes, respectivamente.

22. Se puede observar que como la abertura del compás es
amplia y no permite ganar suficiente altura sobre la ladera.
En un recorrido de 1750 metros (7 pasos x 250 metros) se
ha ascendido un total de 35.0 metros (1750 x 0.02 o 7 x
5), desde la cota 120 hasta la 155 (puntos A y B).

23. En la (Figura 11) se tiene una topografía con curvas de
nivel cada 5 metros y se han definido tres líneas de
ceros con diferente pendiente. Para la pendiente del
2.0% la abertura del compás sería:
Dh = 5.0 / 0.02 = 250.0 metros.
El recorrido desde el punto A hasta el punto C es de
1625 (13 pasos x 125.0 metros) y la altura ascendida es
de 65 metros.

24. Basados en la (Figura 12) se determinará la pendiente
máxima estimada para unir los puntos A y B. A partir del
punto A se traza una línea con pendiente P1 hasta el
punto C, que como puede observarse esta por debajo
del punto B al cual se quiere llegar e indicando que esta
pendiente está por debajo de la “PME”.

25. Donde,
X1 = Distancia horizontal entre A y D a lo largo de la
primera línea
X2 = Distancia horizontal entre D y B a lo largo de la
segunda línea
Y1 = Diferencia de altura entre A y D
Y2 = Diferencia de altura entre D y B

26. Si se observa ahora en la (Figura 13) que la “PME” se
puede calcular de la siguiente forma:

27. Como en cada proyecto se debe definir una pendiente
máxima permitida (PMP), determinada a partir de las
especificaciones y categoría de la vía, entonces se
pueden presentar dos casos:
Caso 1 - PME > PMP.
Cuando esto sucede significa que el trazado se debe
realizar con la “PMP” y quiere decir que la longitud del
recorrido total debe ser mayor que la obtenida con la
PME. En la (Figura 14) se tiene una línea de ceros “lc1”
trazada con la “PME”

28. Caso 2 - PME < PMP.
Cuando esto sucede significa que la línea determinada a
partir de la PME puede ser la de menor longitud, por lo
tanto por razones económicas de deberá optar por esta.

29. Se debe tener en cuenta que el procedimiento para
obtener la PME es válido para terrenos regulares, es
decir, que desciendan o asciendan. Cuando el terreno
es muy irregular se hace difícil obtener una línea de
ceros uniforme, lo que significa que no existe una
pendiente máxima estimada. En estos casos es
conveniente determinar cual es la pendiente apropiada
para cada tipo de terreno que se vaya presentando de
modo que no exceda la pendiente máxima permitida.

30.  Trazado línea de ceros en el terreno.
Cuando no se dispone de planos topográficos o
simplemente se desea localizar la línea de ceros
directamente en el terreno es necesario el uso de un
nivel Abney (Figura 15) o de pendiente y una mira. La
pendiente a utilizar se puede determinar por tramos y
para calcularse se debe estimar la distancia a recorrer y
la diferencia de altura entre los puntos extremos de cada
tramo.

31. En la (Figura 17) se tiene el punto A con un corte
establecido Ca y una altura del ojo Ho y con la
pendiente definida fija en el nivel Abney se obtiene una
lectura en la mira en el punto B de Mb. Para calcular la
altura de corte Cb en el punto B se tiene:
Cb = Ca + Ho – Mb
Si la mira se ubica en el punto C donde se presenta un
lleno, la altura de este sería:
LLc = Ca + Ho – Mc
El valor para Cb es positivo mientras que el obtenido
para LLc es negativo, significa que la expresión general
para calcular el corte o lleno de un punto 2 a
partir de un punto 1 es:
(Corte o Lleno)2 = Altura Ojo ± (Corte o Lleno)2 –
Lectura Mira

32. Al igual que el trazado en planos, la localización directa
en el terreno puede presentar diferentes casos y
situaciones lo que obliga a realizar diferentes tanteos
con el fin de obtener la línea de ceros más apropiada.

33.  Consideraciones sobre los trazados.
El estudio de una línea de pendiente en terreno
montañoso puede presentar una gran variedad de
situaciones con diferentes soluciones. A continuación se
presentan los casos más comunes en el enlace de dos
puntos.
a-) Los dos puntos están en el fondo del mismo valle.
El fondo de un valle es a veces poco aconsejable para
desarrollar el trazado de una vía, siendo preferible
llevarlo a cabo sobre los flancos de este.

34. En algunas ocasiones las zonas más cercanas al cauce
presentan una pendiente transversal muy alta por lo que
es recomendable ascender, siempre y cuando no sea
demasiado, hasta una zona más plana y luego volver a
descender para llegar al punto final. Esto evita
pendientes transversales fuertes que implican grandes
movimientos de tierra (Figura 18).

35. Puede ocurrir también que uno de los lados presenta
una pendiente transversal más alta (ruta a) por lo que es
recomendable cruzar la línea hacia la otra margen (ruta
b), si se requiere lo mas pronto posible (Figura 19).

36. b-) Los dos puntos están sobre una misma falda o
ladera.
Si la pendiente no es muy alta la línea recta podría ser la
solución, mientras si esta es considerable se debe
recurrir a alargar el recorrido generando algunas vueltas
con cambios de dirección. Estos cambios de dirección
es preferible realizarlos en las zonas más planas y
distanciados lo más que se pueda para que luego no se
presente un alineamiento horizontal muy forzado o
deficiente (Figura 20).

37. C-) Los dos puntos están sobre vertientes opuestas de una
misma hoya (Figura 21).
En este caso el trazado más evidente sería la línea recta
A – B, pero se puede observar que esta solución es
inadecuada ya que se requiere de un lleno demasiado
alto o un puente muy largo. Otra solución podría ser la
ruta A – C – B, siguiendo casi la misma curva de nivel.

38. D-) Los dos puntos se encuentran sobre vertientes
opuestas del mismo contrafuerte (Figura 22).
Esta situación es muy similar al caso anterior, solo que
acá primero se asciende y luego se desciende. La línea
A – B significa un corte muy alto, mientras que la
dirección A – C – B representa un recorrido excesivo e
innecesario. La solución más práctica es entonces la
línea intermedia ascendiendo y descendiendo con una
pendiente adecuada.

39. 4.5- TRAZADO DE LÍNEA
ANTEPRELIMINAR.
Consiste en obtener una poligonal compuesta de líneas
rectas y unidas por sus extremos de modo que se ajuste
lo mejor posible a la línea de ceros y a lo largo de la cual
se puedan obtener, de una manera más ágil, ciertos
datos y elementos que permitan comparar las diferentes
alternativas entre sí. En la (Figura 23) se tiene una línea
antepreliminar y su correspondiente línea de ceros.

40. 4.6- LÍNEA PRELIMINAR
Luego de decidir cual de las alternativas en estudio
presenta las mejores condiciones se procede a definir
sobre esta la línea preliminar. La poligonal del proyecto
definitivo corresponde prácticamente a la línea
preliminar, o a esta última con algunos cambios mínimos
que se requieran en el momento de realizar el diseño
geométrico o de materializar el eje de la vía. La línea
preliminar se obtiene a partir de la línea antepreliminar
siguiendo algunas pautas y criterios que se mencionan a
continuación:

41. ▲ Se debe seguir la misma dirección de la antepreliminar
pero obteniendo lados tan largos como sea posible.
▲ Evitar dos curvas continuas del mismo
sentido, izquierda – izquierda o derecha - derecha. Esta
consideración se hace desde el punto de vista
estético, geométrico y de la seguridad.
▲ Cuando la antepreliminar es demasiado quebrada y se
deben reemplazar varias rectas por una sola se debe
buscar que esta última no se aleje demasiado de las
demás.
▲ Se debe tener en cuenta que a mayor ángulo de
deflexión se requiere una mayor tangente y por lo tanto
una mayor distancia entre vértices de la preliminar.

42. ▲ Cruzar los ríos y diferentes corrientes de agua de forma
perpendicular a estas y si es posible en los sitios más
estrechos, de modo que se obtengan longitudes cortas
para las estructuras.
▲ De igual forma es recomendable cruzar las vías
existentes, carreteras y ferrocarriles, lo más
perpendicular posible de modo que no se comprometa la
visibilidad.
▲ Como la línea preliminar se aleja aún más que la
antepreliminar de la línea de ceros es recomendable
estimar, basados en las curvas de nivel, las magnitudes
de los cortes y llenos que se van presentando de modo
que estén dentro de valores aceptables y manejables.

43. En la (Figura 24) se ha obtenido una línea preliminar a
partir de la línea antepreliminar de la (Figura 23). Nótese
que en la parte final no fue posible reemplazar las dos
curvas derechas por una sola dado la distancia entre
ellas y la dirección de las rectas extremas. A partir de
este punto el proyecto se puede desarrollar de
diferentes maneras y la decisión de tomar alguna de
ellas depende de la calidad en la información que se
tenga en ese momento.

44. En la (Figura 25) se observa el trazado de una línea
preliminar a la cual se le han levantado secciones
transversales cuyo espaciamiento varía de acuerdo al
tipo de terreno pero lo normal es que este entre 20 y 50
metros. Acá el perfil y secciones transversales del eje
definitivo podrán ser entonces obtenidos de la respectiva
topografía con una aceptable precisión.

45. En todos los casos anteriores la línea preliminar se
ubica por coordenadas, empleando ya sea una estación
total o un GPS. La nivelación del eje se debe hacer con
un nivel de precisión o en su defecto con una estación
total. Por su parte la topografía de la franja no
necesariamente se debe realizar por levantamiento de
secciones transversales, también se puede llevar a cabo
por radiación de puntos, siendo este método el más
utilizado en la actualidad. Existe otra alternativa para
obtener la topografía de la franja y es la toma de
fotografías aéreas y su correspondiente restitución.
Luego de tener la poligonal definitiva del proyecto se
inicia lo que se denomina propiamente diseño
geométrico.

47. LOGO
TOMADO DE
AGUDELO 2010..